生物化学第三版习题答案第八章
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生物化学(第三版)课后习题详细解答第三章氨基酸提要α-氨基酸是蛋白质的构件分子,当用酸、碱或蛋白酶水解蛋白质时可获得它们。
蛋白质中的氨基酸都是L型的。
但碱水解得到的氨基酸是D型和L型的消旋混合物。
参与蛋白质组成的基本氨基酸只有20种。
此外还有若干种氨基酸在某些蛋白质中存在,但它们都是在蛋白质生物合成后由相应是基本氨基酸(残基)经化学修饰而成。
除参与蛋白质组成的氨基酸外,还有很多种其他氨基酸存在与各种组织和细胞中,有的是β-、γ-或δ-氨基酸,有些是D型氨基酸。
氨基酸是两性电解质。
当pH接近1时,氨基酸的可解离基团全部质子化,当pH在13左右时,则全部去质子化。
在这中间的某一pH(因不同氨基酸而异),氨基酸以等电的兼性离子(H3N+CHRCOO-)状态存在。
某一氨基酸处于净电荷为零的兼性离子状态时的介质pH称为该氨基酸的等电点,用pI 表示。
所有的α-氨基酸都能与茚三酮发生颜色反应。
α-NH2与2,4-二硝基氟苯(DNFB)作用产生相应的DNP-氨基酸(Sanger反应);α-NH2与苯乙硫氰酸酯(PITC)作用形成相应氨基酸的苯胺基硫甲酰衍生物( Edman反应)。
胱氨酸中的二硫键可用氧化剂(如过甲酸)或还原剂(如巯基乙醇)断裂。
半胱氨酸的SH基在空气中氧化则成二硫键。
这几个反应在氨基酸荷蛋白质化学中占有重要地位。
除甘氨酸外α-氨基酸的α-碳是一个手性碳原子,因此α-氨基酸具有光学活性。
比旋是α-氨基酸的物理常数之一,它是鉴别各种氨基酸的一种根据。
参与蛋白质组成的氨基酸中色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸在紫外区有光吸收,这是紫外吸收法定量蛋白质的依据。
核磁共振(NMR)波谱技术在氨基酸和蛋白质的化学表征方面起重要作用。
氨基酸分析分离方法主要是基于氨基酸的酸碱性质和极性大小。
常用方法有离子交换柱层析、高效液相层析(HPLC)等。
习题1.写出下列氨基酸的单字母和三字母的缩写符号:精氨酸、天冬氨酸、谷氨酰氨、谷氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸。
第一章糖类1.环状己醛糖有多少个可能的旋光异构体,为什么?[25=32]解:考虑到C1、C2、C3、C4、C5各有两种构象,故总的旋光异构体为25=32个。
2.含D-吡喃半乳糖和D-吡喃葡萄糖的双糖可能有多少个异构体(不包括异头物)?含同样残基的糖蛋白上的二糖链将有多少个异构体?[20;32]解:一个单糖的C1可以与另一单糖的C1、C2、C3、C4、C6形成糖苷键,于是α-D-吡喃半乳基-D-吡喃葡萄糖苷、β-D-吡喃半乳基-D-吡喃葡萄糖苷、α-D-吡喃葡萄糖基-D-吡喃半乳糖苷、β-D-吡喃葡萄糖基-D-吡喃半乳糖苷各有5种,共5×4=20个异构体。
糖蛋白上的二糖链其中一个单糖的C1用于连接多肽,C2、C3、C4、C6用于和另一单糖的C1形成糖苷键,算法同上,共有4×4=16个,考虑到二糖与多肽相连时的异头构象,异构体数目为16×2=32个。
3.写出β-D-脱氧核糖、α-D-半乳糖、β- L-山梨糖和β-D-N-乙酰神经氨酸(唾液酸)的Fischer投影式,Haworth式和构象式。
4.写出下面所示的(A).(B)两个单糖的正规名称(D/L,α/β,f/p),指出(C).(D)两个结构用RS系统表示的构型(R/S)[A、β- D-f-Fru;B、α-L- p-Glc; C、R; D、S]5. L7-葡萄糖的α和β异头物的比旋[αD20]分别为+112.2°和+18.70°。
当α-D-吡喃葡糖晶体样品溶于水时,比旋将由+112.2°降至平衡值+52.70°。
计算平衡混合液中α和β异头物的比率。
假设开链形式和呋喃形式可忽略。
[α异头物的比率为36.5%,β异头物为63.5%]解:设α异头物的比率为x,则有112.2x+18.7(1-x)=52.7,解得x=36.5%,于是(1-x)= 63.5%。
6.将500 mg糖原样品用放射性氰化钾(K14CN)处理,被结合的14CN—正好是0.193μmol,另一500 mg同一糖原样品,用含3% HCl的无水甲醇处理,使之形成还原末端的甲基葡糖苷。
第八章脂质代谢一、知识要点(一)脂肪的生物功能:脂类是一类在化学组成和结构上有很大差异,但都有一个共同特性,即不溶于水而易溶于乙醚、氯仿等非极性溶剂的物质。
通常按不同的组成将脂类分为五类,即(1)单纯脂、(2)复合脂、(3)萜类、类固醇及其衍生物、(4)衍生脂类以及(5)结合脂类。
脂类物质具有重要的生物功能。
脂肪是生物体的能量提供者。
脂肪也是组成生物体的重要成分,如磷脂是构成生物膜的重要组分,油脂是机体代谢所需燃料的贮存和运输形式。
脂类物质也可为动物机体提供必需脂肪酸和脂溶性维生素。
某些萜类及类固醇类物质,如维生素A、D、E、K、胆酸及固醇类激素,都具有营养、代谢及调节的功能。
有机体表面的脂类物质有防止机械损伤与防止热量散发等保护作用。
脂类作为细胞的表面物质,与细胞识别、种特异性和组织免疫等生理过程关系密切。
(二)脂肪的降解在脂肪酶的作用下,脂肪水解成甘油和脂肪酸。
甘油经过磷酸化及脱氢反应,转变成磷酸二羟丙酮,进入糖代谢途径。
脂肪酸与ATP和CoA在脂酰CoA合成酶的作用下,生成脂酰CoA。
脂酰CoA在线粒体内膜上的肉毒碱-脂酰CoA转移酶系统的帮助下进入线粒体基质,经β-氧化降解成乙酰CoA,再通过三羧酸循环彻底氧化。
β-氧化过程包括脱氢、水合、再脱氢和硫解这四个步骤,每进行一次β-氧化,可以生成1分子FADH2、1分子NADH+H+、1分子乙酰CoA以及1分子比原先少两个碳原子的脂酰CoA。
此外,某些组织细胞中还存在α-氧化生成α−羟脂肪酸或CO2和少一个碳原子的脂肪酸;经ω-氧化生成相应的二羧酸。
萌发的油料种子和某些微生物拥有乙醛酸循环途径。
可利用脂肪酸β-氧化生成的乙酰CoA合成苹果酸,作为糖异生和其它生物合成代谢的碳源。
乙醛酸循环的两个关键酶是异柠檬酸裂解酶和苹果酸合成酶,前者催化异柠檬酸裂解成琥珀酸和乙醛酸,后者则催化乙醛酸与乙酰CoA缩合生成苹果酸。
(三)脂肪的生物合成脂肪的生物合成包括三个方面:饱和脂肪酸的从头合成,脂肪酸碳链的延长和不饱和脂肪酸的生成。
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 生物化学第八章糖代谢习题含答案第八章糖代谢习题一、是非题 1.判断下列关于戊糖磷酸途径的论述对或错:① 在这一代谢途径中可生成 5-磷酸核糖。
② 转醛酶的辅酶是 TPP,催化 -酮糖上的二碳单位转移到另一个醛糖上去。
③ 葡萄糖通过这一代谢途径可直接生成 ATP。
④ 这一代谢途径的中间物 4-磷酸赤藓糖,是合成芳香族氨基酸的起始物之一。
2.判断下列关于柠檬酸循环的论述对或错:① 此循环的第一个反应是乙酰 CoA 和草酰乙酸缩合生成柠檬酸② 此循环在细胞质中进行。
③ 琥珀酸脱氢酶的辅酶是 NAD+。
④ 该循环中有 GTP 生成。
3.判断下列关于光合作用的叙述对或错:① 光反应为暗反应提供 NADPH 和 ATP。
② 暗反应只能在无光的条件下进行。
③ 循环式光合磷酸化需要两个光反应系统参加。
④ 在三碳(Calvin)循环过程中, CO2 最初受体是 5-磷酸核酮糖。
4.判断下列关于己糖激酶和葡萄糖激酶的叙述对或错:1 / 16① 己糖激酶对葡萄糖的亲和力比葡萄糖激酶高 100 倍。
② 己糖激酶对底物的专一性比葡萄糖激酶差。
③ 6-磷酸葡萄糖对己糖激酶和葡萄糖激酶都有抑制作用。
④ 在肝和脑组织中既有己糖激酶也有葡萄糖激酶。
5.判断下列关于糖异生的叙述对或错:① 糖异生是酵解的逆转。
② 糖异生只在动物组织中发生。
③ 丙酮酸羧化酶激酶是糖异生的关键酶之一。
④ 凡能转变为丙酮酸的物质都是糖异生的前体。
6.判断下列关于乙醛酸循环的叙述对或错:① 异柠檬酸裂解酶和苹果酸合成酶是乙醛酸循环中的两个关键酶。
② 许多植物和微生物能在乙酸环境中生活是因为它们细胞中有乙醛酸循环。
第三章氨基酸1.写出下列氨基酸的单字母和三字母的缩写符号:精氨酸、天冬氨酸、谷氨酰氨、谷氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸。
[见表3-1]2、计算赖氨酸的εα-NH3+20%被解离时的溶液PH。
[9.9]解:pH = pKa + lg20% pKa = 10.53 (见表3-3,P133)pH = 10.53 + lg20% = 9.833、计算谷氨酸的γ-COOH三分之二被解离时的溶液pH。
[4.6]解:pH = pKa + lg2/3 pKa = 4.25pH = 4.25 + 0.176 = 4.4265、根据表3-3中氨基酸的pKa值,计算下列氨基酸的pI值:丙氨酸、半胱氨酸、谷氨酸和精氨酸。
[pI:6.02;5.02;3.22;10.76]解:pI = 1/2(pKa1+ pKa2)pI(Ala) = 1/2(2.34+9.69)= 6.02pI(Cys) = 1/2(1.71+10.78)= 5.02pI(Glu) = 1/2(2.19+4.25)= 3.22pI(Ala) = 1/2(9.04+12.48)= 10.766、向1L1mol/L的处于等电点的甘氨酸溶液加入0.3molHCl,问所得溶液的pH是多少?如果加入0.3mol NaOH以代替HCl时,pH将是多少?[pH:2.71;9.23]解:pH1=pKa1+lg(7/3)=2.71pH2=pKa2+lg(3/7)=9.237、将丙氨酸溶液(400ml)调节到pH8.0,然后向该溶液中加入过量的甲醛,当所得溶液用碱反滴定至Ph8.0时,消耗0.2mol/L NaOH溶液250ml。
问起始溶液中丙氨酸的含量为多少克?[4.45g]8、计算0.25mol/L的组氨酸溶液在pH6.4时各种离子形式的浓度(mol/L)。
[His2+为1.78×10-4,His+为0.071,His0为2.8×10-4]解:由pH=pK1+lg(His2+/10-6.4)=pKr+lg(His+/His2+)=pK2+lg(His0/ His+)得His2+为1.78×10-4,His+为0.071,His0为2.8×10-49、说明用含一个结晶水的固体组氨酸盐酸盐(相对分子质量=209.6;咪唑基pKa=6.0)和1mol/L KOH配制1LpH6.5的0.2mol/L组氨酸盐缓冲液的方法[取组氨酸盐酸盐41.92g(0.2mol),加入352ml 1mol/L KOH,用水稀释至1L] 10、为什么氨基酸的茚三酮反应液能用测压法定量氨基酸?解:茚三酮在弱酸性溶液中与α-氨基酸共热,引起氨基酸氧化脱氨脱羧反映,(其反应化学式见P139),其中,定量释放的CO2可用测压法测量,从而计算出参加反应的氨基酸量。
第八章酶通论提要生物体内的各种化学变化都是在酶催化下进行的。
酶是由生物细胞产生的,受多种因素调节控制的具有催化能力的生物催化剂。
与一般催化剂相比有其共同性,但又有显著的特点,酶的催化效率高,具有高度的专一性,酶的活性受多种因素调节控制,酶作用条件温和,但不够稳定。
酶的化学本质除有催化活性的RNA分子之外都是蛋白质。
根据酶的化学组成可分为单纯蛋白质和缀合蛋白质是由不表现酶活力的脱辅酶及辅因子(包括辅酶、辅基及某些金属离子)两部分组成。
脱辅酶部分决定酶催化的专一性,而辅酶(或辅基)在酶催化作用中通常起传递电子、原子或某些化学基团的作用。
根据各种酶所催化反应的类型,把酶分为六大类,即氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂合酶类、异构酶类和连接酶类。
按规定每种酶都有一个习惯名称和国际系统名称,并且有一个编号。
酶对催化的底物有高度的选择性,即专一性。
酶往往只能催化一种或一类反应,作用于一种或一类物质。
酶的专一性可分为结构专一性和立体异构专一性两种类型。
用“诱导契合说”解释酶的专一性已被人们所接受。
酶的分离纯化是酶学研究的基础。
已知大多数酶的本质是蛋白质,因此用分离纯化蛋白质的方法纯化酶,不过要注意选择合适的材料,操作条件要温和。
在酶的制备过程中,没一步都要测定酶的活力和比活力,以了解酶的回收率及提纯倍数,以便判断提纯的效果。
酶活力是指在一定条件下酶催化某一化学反应的能力,可用反应初速率来表示。
测定酶活力及测酶反应的初速率。
酶活力大小来表示酶含量的多少。
20世纪80年代初,Cech和Altmsn分别发现了某些RNA分子具有催化作用,定名为核酶(ribozyme)。
有催化分子内和分分子间反应的核酶。
具有催化功能RNA的发现,开辟了生物化学研究的新领域,提出了生命起源的新概念。
根据发夹状或锤头状二级结构原理,可以设计出各种人工核酶,用作抗病毒和抗肿瘤的防治药物将会有良好的应用前景。
抗体酶是一种具有催化能力的蛋白质,本质上是免疫球蛋白,但是在易变区赋予了酶的属性。
第一章糖类提要糖类是四大类生物分子之一,广泛存在于生物界,特别是植物界。
糖类在生物体内不仅作为结构成分和主要能源,复合糖中的糖链作为细胞识别的信息分子参与许多生命过程,并因此出现一门新的学科,糖生物学。
多数糖类具有(CH2O)n的实验式,其化学本质是多羟醛、多羟酮及其衍生物。
糖类按其聚合度分为单糖,1个单体;寡糖,含2-20个单体;多糖,含20个以上单体。
同多糖是指仅含一种单糖或单糖衍生物的多糖,杂多糖指含一种以上单糖或加单糖衍生物的多糖。
糖类与蛋白质或脂质共价结合形成的结合物称复合糖或糖复合物。
单糖,除二羟丙酮外,都含有不对称碳原子(C*)或称手性碳原子,含C*的单糖都是不对称分子,当然也是手性分子,因而都具有旋光性,一个C*有两种构型D-和L-型或R-和S-型。
因此含n个C*的单糖有2n个旋光异构体,组成2n-1对不同的对映体。
任一旋光异构体只有一个对映体,其他旋光异构体是它的非对映体,仅有一个C*的构型不同的两个旋光异构体称为差向异构体。
单糖的构型是指离羧基碳最远的那个C*的构型,如果与D-甘油醛构型相同,则属D系糖,反之属L 系糖,大多数天然糖是D系糖Fischer E论证了己醛糖旋光异构体的立体化学,并提出了在纸面上表示单糖链状立体结构的Fischer投影式。
许多单糖在水溶液中有变旋现象,这是因为开涟的单糖分子内醇基与醛基或酮基发生可逆亲核加成形成环状半缩醛或半缩酮的缘故。
这种反应经常发生在C5羟基和C1醛基之间,而形成六元环吡喃糖(如吡喃葡糖)或C5经基和C2酮基之间形成五元环呋喃糖(如呋喃果糖)。
成环时由于羰基碳成为新的不对称中心,出现两个异头差向异构体,称α和β异头物,它们通过开链形式发生互变并处于平衡中。
在标准定位的Hsworth式中D-单糖异头碳的羟基在氧环面下方的为α异头物,上方的为β异头物,实际上不像Haworth式所示的那样氧环面上的所有原子都处在同一个平面,吡喃糖环一般采取椅式构象,呋喃糖环采取信封式构象。
生物化学(第三版)课后习题详细解答第一章糖类提要糖类是四大类生物分子之一,广泛存在于生物界,特别是植物界。
糖类在生物体内不仅作为结构成分和主要能源,复合糖中的糖链作为细胞识别的信息分子参与许多生命过程,并因此出现一门新的学科,糖生物学。
多数糖类具有(CH2O)n的实验式,其化学本质是多羟醛、多羟酮及其衍生物。
糖类按其聚合度分为单糖,1个单体;寡糖,含2-20个单体;多糖,含20个以上单体。
同多糖是指仅含一种单糖或单糖衍生物的多糖,杂多糖指含一种以上单糖或加单糖衍生物的多糖。
糖类与蛋白质或脂质共价结合形成的结合物称复合糖或糖复合物。
单糖,除二羟丙酮外,都含有不对称碳原子(C*)或称手性碳原子,含C*的单糖都是不对称分子,当然也是手性分子,因而都具有旋光性,一个C*有两种构型D-和L-型或R-和S-型。
因此含n个C*的单糖有2n个旋光异构体,组成2n-1对不同的对映体。
任一旋光异构体只有一个对映体,其他旋光异构体是它的非对映体,仅有一个C*的构型不同的两个旋光异构体称为差向异构体。
单糖的构型是指离羧基碳最远的那个C*的构型,如果与D-甘油醛构型相同,则属D系糖,反之属L系糖,大多数天然糖是D系糖Fischer E论证了己醛糖旋光异构体的立体化学,并提出了在纸面上表示单糖链状立体结构的Fischer投影式。
许多单糖在水溶液中有变旋现象,这是因为开涟的单糖分子内醇基与醛基或酮基发生可逆亲核加成形成环状半缩醛或半缩酮的缘故。
这种反应经常发生在C5羟基和C1醛基之间,而形成六元环砒喃糖(如砒喃葡糖)或C5经基和C2酮基之间形成五元环呋喃糖(如呋喃果糖)。
成环时由于羰基碳成为新的不对称中心,出现两个异头差向异构体,称α和β异头物,它们通过开链形式发生互变并处于平衡中。
在标准定位的Hsworth式中D-单糖异头碳的羟基在氧环面下方的为α异头物,上方的为β异头物,实际上不像Haworth式所示的那样氧环面上的所有原子都处在同一个平面,吡喃糖环一般采取椅式构象,呋喃糖环采取信封式构象。
生物化学(第三版)课后习题解答第一章糖类提要糖类是四大类生物分子之一,广泛存在于生物界,特别是植物界。
糖类在生物体内不仅作为结构成分和主要能源,复合糖中的糖链作为细胞识别的信息分子参与许多生命过程,并因此出现一门新的学科,糖生物学。
多数糖类具有(CHO)n的实验式,其化学本质是多2羟醛、多羟酮及其衍生物。
糖类按其聚合度分为单糖,1个单体;寡糖,含2-20个单体;多糖,含20个以上单体。
同多糖是指仅含一种单糖或单糖衍生物的多糖,杂多糖指含一种以上单糖或加单糖衍生物的多糖。
糖类与蛋白质或脂质共价结合形成的结合物称复合糖或糖复合物。
单糖,除二羟丙酮外,都含有不对称碳原子(C*)或称手性碳原子,含C*的单糖都是不对称分子,当然也是手性分子,因而都具有旋光性,一个C*有两种构型D-和L-型或R-和S-型。
因此含n个C*的单糖有2n个旋光异构体,组成2n-1对不同的对映体。
任一旋光异构体只有一个对映体,其他旋光异构体是它的非对映体,仅有一个C*的构型不同的两个旋光异构体称为差向异构体。
单糖的构型是指离羧基碳最远的那个C*的构型,如果与D-甘油醛构型相同,则属D系糖,反之属L系糖,大多数天然糖是D系糖Fischer E论证了己醛糖旋光异构体的立体化学,并提出了在纸面上表示单糖链状立体结构的Fischer投影式。
许多单糖在水溶液中有变旋现象,这是因为开涟的单糖分子内醇基与醛基或酮基发生可逆亲核加成形成环状半缩醛或半缩酮的缘故。
这种反应经常发生在C5羟基和C1醛基之间,而形成六元环砒喃糖(如砒喃葡糖)或C5经基和C2酮基之间形成五元环呋喃糖(如呋喃果糖)。
成环时由于羰基碳成为新的不对称中心,出现两个异头差向异构体,称α和β异头物,它们通过开链形式发生互变并处于平衡中。
在标准定位的Hsworth式中D-单糖异头碳的羟基在氧环面下方的为α异头物,上方的为β异头物,实际上不像Haworth式所示的那样氧环面上的所有原子都处在同一个平面,吡喃糖环一般采取椅式构象,呋喃糖环采取信封式构象。
生物化学第三版习题答案第八章自养生物分解代谢糖代谢包括异养生物自养生物合成代谢异养生物能量转换〔能源〕糖代谢的生物学功能物质转换〔碳源〕可转化成多种中间产物,这些中间产物可进一步转化成氨基酸、脂肪酸、核苷酸。
糖的磷酸衍生物能够构成多种重要的生物活性物质:NAD、FAD、DNA、RNA、ATP。
分解代谢:酵解〔共同途径〕、三羧酸循环〔最后氧化途径〕、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等。
合成代谢:糖异生、糖原合成、结构多糖合成以及光合作用。
分解代谢和合成代谢,受神经、激素、别构物调剂操纵。
第一节糖酵解glycolysis一、酵解与发酵1、酵解glycolysis 〔在细胞质中进行〕酵解酶系统将Glc降解成丙酮酸,并生成ATP的过程。
它是动物、植物、微生物细胞中Glc分解产生能量的共同代谢途径。
在好氧有机体中,丙酮酸进入线粒体,经三羧酸循环被完全氧化成CO2和H2O,产生的NADH经呼吸链氧化而产生ATP 和水,因此酵解是三羧酸循环和氧化磷酸化的前奏。
假设供氧不足,NADH把丙酮酸还原成乳酸〔乳酸发酵〕。
2、发酵fermentation厌氧有机体〔酵母和其它微生物〕把酵解产生的NADH上的氢,传递给丙酮酸,生成乳酸,那么称乳酸发酵。
假设NAPH中的氢传递给丙酮酸脱羧生成的乙醛,生成乙醇,此过程是酒精发酵。
、视网膜。
二、糖酵解过程〔EMP〕Embden-Meyerhof Pathway ,1940在细胞质中进行1、反应步骤P79 图13-1 酵解途径,三个不可逆步骤是调剂位点。
(1)、葡萄糖磷酸化形成G-6-P反应式此反应差不多不可逆,调剂位点。
△G0= - 4.0Kcal/mol使Glc活化,并以G-6-P形式将Glc限制在细胞内。
催化此反应的激酶有,已糖激酶和葡萄糖激酶。
激酶:催化ATP分子的磷酸基〔r-磷酰基〕转移到底物上的酶称激酶,一样需要Mg2+或Mn2+作为辅因子,底物诱导的裂缝关闭现象看起来是激酶的共同特点。
P 80 图13-2己糖激酶与底物结合时的构象变化已糖激酶:专一性不强,可催化Glc、Fru、Man〔甘露糖〕磷酸化。
己糖激酶是酵解途径中第一个调剂酶,被产物G-6-P 强烈地别构抑制。
葡萄糖激酶:对Glc有专一活性,存在于肝脏中,不被G-6-P抑制。
Glc激酶是一个诱导酶,由胰岛素促使合成,肌肉细胞中已糖激酶对Glc的Km为0.1mmol/L,而肝中Glc激酶对Glc的Km为10mmol/L,因此,平常细胞内Glc浓度为5mmol/L时,已糖激酶催化的酶促反应差不多达最大速度,而肝中Glc激酶并不活跃。
进食后,肝中Glc浓度增高,现在Glc激酶将Glc转化成G-6-P,进一步转化成糖元,贮存于肝细胞中。
(2)、G-6-P异构化为F-6-P反应式:由于此反应的标准自由能变化专门小,反应可逆,反应方向由底物与产物的含量水平操纵。
此反应由磷酸Glc异构酶催化,将葡萄糖的羰基C由C1移至C2,为C1位磷酸化作预备,同时保证C2上有羰基存在,这对分子的β断裂,形成三碳物是必需的。
(3)、F-6-P磷酸化,生成F-1.6-P反应式:此反应在体内不可逆,调剂位点,由磷酸果糖激酶催化。
磷酸果糖激酶既是酵解途径的限速酶,又是酵解途径的第二个调剂酶(4)、F-1.6-P裂解成3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮〔DHAP〕反应式:该反应在热力学上不利,然而,由于具有专门大的△G0负值的F-1.6-2P的形成及后续甘油醛-3-磷酸氧化的放能性质,促使反应正向进行。
同时在生理环境中,3-磷酸甘油醛不断转化成丙酮酸,驱动反应向右进行。
该反应由醛缩酶催化,反应机理P 83(5)、磷酸二羟丙酮〔DHAP〕异构化成3-磷酸甘油醛反应式:〔注意碳原子编号的变化〕由磷酸丙糖异构酶催化。
已糖转化成3-磷酸甘油醛后,C原子编号变化:F-1.6-P的C1-P、C6-P都变成了3-磷酸甘油醛的C3-P图解:(6)、3-磷酸甘油醛氧化成1.3—二磷酸甘油酸反应式:由磷酸甘油醛脱氢酶催化。
此反应既是氧化反应,又是磷酸化反应,氧化反应的能量驱动磷酸化反应的进行。
反应机理:P84 图13-4 3-磷酸甘油醛脱氢酶的催化机理碘乙酸可与酶的-SH结合,抑制此酶活性,砷酸能与磷酸底物竞争,使氧化作用与磷酸化作用解偶连〔生成3-磷酸甘油酸〕(7)、1.3—二磷酸甘油酸转化成3—磷酸甘油酸和ATP反应式:由磷酸甘油酸激酶催化。
这是酵解过程中的第一次底物水平磷酸化反应,也是酵解过程中第一次产生ATP的反应。
一分子Glc产生二分子三碳糖,共产生2ATP。
如此可抵消Glc在两次磷酸化时消耗的2ATP。
(8)、3—磷酸甘油酸转化成2—磷酸甘油酸反应式:磷酸甘油酸变位酶催化,磷酰基从C3移至C2。
(9)、2—磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸反应式:烯醇化酶2—磷酸甘油酸中磷脂键是一个低能键〔△G= -17.6Kj /mol〕而磷酸烯醇式丙酮酸中的磷酰烯醇键是高能键〔△G= -62.1Kj /mol〕,因此,这一步反应显著提高了磷酰基的转移势能。
(10)、磷酸烯醇式丙酮酸生成ATP和丙酮酸。
反应式:不可逆,调剂位点。
由丙酮酸激酶催化,丙酮酸激酶是酵解途径的第三个调剂酶,这是酵解途径中的第二次底物水平磷酸化反应,磷酸烯醇式丙酮酸将磷酰基转移给ADP,生成ATP和丙酮酸EMP总反应式:1葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+ →2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2H2O2、糖酵解的能量变化P87 图13-5 糖酵解途径中ATP的生成无氧情形下:净产生2ATP〔2分子NADH将2分子丙酮酸还原成乳酸〕。
有氧条件下:NADH可通过呼吸链间接地被氧化,生成更多的ATP。
1分子NADH→3ATP1分子FAD →2ATP因此,净产生8ATP〔酵解2ATP,2分子NADH进入呼吸氧化,共生成6ATP〕。
但在肌肉系统组织和神经系统组织:一个Glc酵解,净产生6ATP〔2+2*2〕。
★甘油磷酸穿梭:2分子NADH进入线粒体,经甘油磷酸穿梭系统,胞质中磷酸二羟丙酮被还原成3—磷酸甘油,进入线粒体重新氧化成磷酸二羟丙酮,但在线粒体中的3—磷酸甘油脱氢酶的辅基是FAD,因此只产生4分子ATP。
①:胞液中磷酸甘油脱氢酶。
②:线粒体磷酸甘油脱氢酶。
«罗纪盛»P 259 P 260。
★苹果酸穿梭机制:胞液中的NADH可经苹果酸脱氢酶催化,使草酰乙酸还原成苹果酸,再通过苹果酸—2—酮戊二酸载休转运,进入线粒体内,由线粒体内的苹果酸脱氢酶催化,生成NADH和草酰乙酸。
而草酰乙酸经天冬氨酸转氨酶作用,消耗Glu而形成Asp。
Asp经线粒体上的载体转运回胞液。
在胞液中,Asp经胞液中的Asp转氨酶作用,再产生草酰乙酸。
经苹果酸穿梭,胞液中NADH进入呼吸链氧化,产生3个ATP。
图苹果酸脱氢酶〔胞液〕α—酮戊二酸转位酶苹果酸脱氢酶〔线粒体基质〕谷—草转氨酶Glu—Asp转位酶谷—草转氨酶草酰乙酸:苹果酸:α—酮戊二酸:3、糖酵解中酶的反应类型P88 表13-1 糖酵解反应氧化还原酶〔1种〕:3—磷酸甘油醛脱氢酶转移酶〔4种〕:己糖激酶、磷酸果糖激酶、磷酸甘油酸激酶、丙酮酸激酶裂合酶〔1种〕:醛缩酶异构酶〔4种〕:磷酸Glc异构酶、磷酸丙糖异构酶、磷酸甘油酸变位酶、烯醇化酶三、糖酵解的调剂参阅P120 糖酵解的调剂糖酵解过程有三步不可逆反应,分别由三个调剂酶〔别构酶〕催化,调剂要紧就发生在三个部位。
1、已糖激酶调剂别构抑制剂〔负效应调剂物〕:G—6—P和ATP别构激活剂〔正效应调剂物〕:ADP2、磷酸果糖激酶调剂〔关键限速步骤〕抑制剂:ATP、柠檬酸、脂肪酸和H+激活剂:AMP、F—2.6—2PATP:细胞内含有丰富的ATP时,此酶几乎无活性。
柠檬酸:高含量的柠檬酸是碳骨架过剩的信号。
H+:可防止肌肉中形成过量乳酸而使血液酸中毒。
3、丙酮酸激酶调剂抑制剂:乙酰CoA、长链脂肪酸、Ala、ATP激活剂:F-1.6-P、四、丙酮酸的去路1、进入三羧酸循环2、乳酸的生成在厌氧酵解时〔乳酸菌、剧烈运动的肌肉〕,丙酮酸同意了3—磷酸甘油醛脱氢酶生成的NADH上的氢,在乳酸脱氢酶催化下,生成乳酸。
总反应:Glc + 2ADP + 2Pi →2乳酸+ 2ATP + 2H2O动物体内的乳酸循环Cori 循环:图肌肉收缩,糖酵解产生乳酸。
乳酸透过细胞膜进入血液,在肝脏中异生为Glc,解除乳酸积存引起的中毒。
Cori循环是一个耗能过程:2分子乳酸生成1分子Glc,消耗6个ATP。
3、乙醇的生成酵母或其它微生物中,经糖酵解产生的丙酮酸,能够经丙酮酸脱羧酶催化,脱羧生成乙醛,在醇脱氢酶催化下,乙醛被NADH还原成乙醇。
总反应:Glc+2pi+2ADP+2H+→2乙醇+2CO2+2ATP+2H20在厌氧条件下能产生乙醇的微生物,假如有氧存在时,那么会通过乙醛的氧化生成乙酸,制醋。
4、丙酮酸进行糖异生五、其它单糖进入糖酵解途径除葡萄糖外,其它单糖也可进行酵解P 91 图13-6 各种单糖进入糖酵解的途径1.糖原降解产物G—1—P2.D—果糖有两个途径3.D—半乳糖4.D—甘露糖第二节三羧酸循环葡萄糖的有氧氧化包括四个时期。
①糖酵解产生丙酮酸〔2丙酮酸、2ATP、2NADH〕②丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA③三羧酸循环〔CO2、H2O、ATP、NADH〕④呼吸链氧化磷酸化〔NADH-----ATP〕三羧酸循环:乙酰CoA经一系列的氧化、脱羧,最终生成CO2、H2O、并开释能量的过程,又称柠檬酸循环、Krebs循环。
原核生物:①~④时期在胞质中真核生物:①在胞质中,②~④在线粒体中一、丙酮酸脱羧生成乙酰CoA1、反应式:此反应在真核细胞的线粒体基质中进行,这是连接糖酵解与TCA的中心环节。
2、丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系是一个十分庞大的多酶体系,位于线粒体膜上,电镜下可见。
E.coli丙酮酸脱氢酶复合体:分子量:4.5×106,直径45nm,比核糖体稍大。
酶辅酶每个复合物亚基数丙酮酸脱羧酶〔E1〕TPP 24二氢硫辛酸转乙酰酶〔E2〕硫辛酸24二氢硫辛酸脱氢酶〔E3〕FAD、NAD+12此外,还需要CoA、Mg2+作为辅因子这些肽链以非共价键结合在一起,在碱性条件下,复合体能够解离成相应的亚单位,在中性时又能够重组为复合体。
所有丙酮酸氧化脱羧的中间物均紧密结合在复合体上,活性中间物能够从一个酶活性位置转到另一个酶活性位置,因此,多酶复合体有利于高效催化反应及调剂酶在反应中的活性。
3、反应步骤P 93 反应过程〔1〕丙酮酸脱羧形成羟乙基-TPP〔2〕二氢硫辛酸乙酰转移酶〔E2〕使羟乙基氧化成乙酰基〔3〕E2将乙酰基转给CoA,生成乙酰-CoA〔4〕E3氧化E2上的还原型二氢硫辛酸〔5〕E3还原NAD+生成NADH4、丙酮酸脱氢酶系的活性调剂从丙酮酸到乙酰CoA是代谢途径的分支点,此反应体系受到严密的调剂操纵,此酶系受两种机制调剂。